Rapid and long-lasting bedrock flow-path sealing by a "concretion-forming resin"; Results from evaluation tests in an Underground Research Laboratory, Horonobe, Japan

吉田 英一*; 山本 鋼志*; 淺原 良浩*; 丸山 一平*; 刈茅 孝一*; 齊藤 朱音*; 松井 裕哉; 望月 陽人; 勝田 長貴*; Metcalfe, R.*

Powering the Energy Transition through Subsurface Collaboration; Proceedings of the 1st Energy Geoscience Conference (Energy Geoscience Conference Series, 1), 20 Pages, 2024/00

https://doi.org/10.1144/EGC1-2023-35

多くの地下構造物の長期間の安全確保にあたっては、岩盤中に存在する断層や坑道近傍の掘削損傷領域を対象とした地下水流れの恒久的なシーリングが重要となる。しかし一般に用いられるセメント材では化学的な変質等によりそのような効果が期待できない。このため、天然で見られる炭酸塩鉱物によるコンクリーションに着目したコンクリーション化剤が開発された。本論文は、コンクリーション化剤に期待される性能を確認するため、日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センター地下施設を活用して実施した原位置試験結果をまとめたものである。原位置試験の結果、コンクリーション化剤は急速に硬化し1年間程度で掘削損傷領域の透水性を1/1000減少させるとともに、同施設近傍で起こった地震による影響と考えられる一時的な透水性の増加も再シーリングされ低下することが確認できた。これらのことから、この新しい技術は、多様な目的をもつ地下施設に適用可能であると考えられる。

Effects of -radiation on a direct disposal system for spent nuclear fuel, 2; Review of research into safety assessments of direct disposal of spent nuclear fuel in Europe and North America

北村 暁; 高瀬 博康*; Metcalfe, R.*; Penfold, J.*

Journal of Nuclear Science and Technology, 53(1), p.19 - 33, 2016/01

https://doi.org/10.1080/00223131.2015.1014874

使用済燃料の再処理を経て生成するガラス固化体の地層処分だけでなく、使用済燃料そのものを深地層中に処分(直接処分)する可能性について、日本の地層処分計画において検討される可能性が出てきている。使用済燃料の直接処分においては、廃棄体中の放射濃度が高く、放射線による影響も高くなる。放射線による影響の可能性の具体例としては、キャニスターの腐食量が増える、放射線によって地下水が変質することで酸化性化学種が生成し還元型地下水が酸化される、使用済燃料の溶解速度が上昇するといったことが挙げられる。このことから、ガラス固化体の地層処分では問題とならないと思われる放射線による影響について、使用済燃料の直接処分の安全評価では考慮することが必要となる。安全評価における線照射影響に特に注目して、本研究では直接処分を計画している日本以外の国々の安全評価をレビューした。本レビューは、日本における直接処分の安全評価に適切な論点を明確にした。

Long-term stability of fracture systems and their behaviour as flow paths in uplifting granitic rocks from the Japanese orogenic field

吉田 英一*; Metcalfe, R.*; 石橋 正祐紀; 南 雅代*

Geofluids, 13(1), p.45 - 55, 2013/02

https://doi.org/10.1111/gfl.12008

高レベル放射性廃棄物の地層処分などの地下施設を建設するうえでは、地下水や物質の移動場の長期的な変遷を評価するために、岩盤中の割れ目ネットワーク構造を理解する必要がある。しかし、変動帯に位置する結晶質岩中における透水性割れ目の長期的な変化や定常性については、理解されていない。これらを明らかにするために、日本に分布する異なる時代に形成された岩体を対象に検討を行った。また、割れ目の形成から充填の過程を明らかにするために、瑞浪超深地層研究所の深度300mで取得したサンプルを用いて、割れ目の幾何学的特徴の整理及び地球化学的検討を行った。形成年代の異なる岩体を対象とした検討の結果、割れ目の形成・充填は、(1)岩体の温度低下に伴う引張割れ目の形成、(2)比較的早い岩体上昇中に発生する熱水循環による割れ目の充填、(3)低温の地下水の循環による割れ目の充填の過程を経ることが考えられた。また、割れ目充填鉱物としての炭酸塩鉱物の炭素同位体組成は、沈殿した地下水の水質ごとに異なり、炭酸塩鉱物沈殿時の地下環境を示している。これらに着目することで、割れ目の形成及び充填に関する詳細なモデルの構築が可能であると考えられる。

地下水の地球化学調査にかかわるデータ品質評価手法の提案

水野 崇; Metcalfe, R.*; 岩月 輝希; 彌榮 英樹*

地下水学会誌, 49(2), p.139 - 152, 2007/05

https://doi.org/10.5917/jagh1987.49.139

地下水を取得する方法やその品質管理手法は統一されておらず、データの品質にも差が生じている。本稿では、調査時の品質管理や得られたデータを客観的に評価するための、国内におけるさまざまな調査研究機関が利用できる標準的な品質評価手法を確立することを目的とし、多様な環境で取得された地下水試料から得られる地下水データの品質評価手法を提案した。その結果、本研究で用いた品質評価手法は有効であり、品質評価を行ったデータを用いることで、より正確に地下深部の地球化学環境を議論できる可能性を示した。

The Hydrogeochemistry of argillaceous rock formations at the Horonobe URL site, Japan

濱 克宏; 國丸 貴紀; Metcalfe, R.*

Proceedings of 2nd International Meeting on Clays in Natural and Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement, p.399 - 400, 2005/03

幌延深地層研究計画の一環として実施した地球化学研究の現状を紹介する。本資料は、本年3月に開催された第2回TOURS国際会議において使用したポスターをproceedingsに入れ込むとの学会事務局から連絡があり、技術資料登録を行うものである。

核種の溶解度評価に関する地下水の地球化学パラメータの感度解析

Metcalfe, R.*; Savage, D.*; Bath, A. H.*; Walker, C.*

JNC TJ7400 2004-013, 148 Pages, 2004/03

JNC-TJ7400-2004-013.pdf:6.11MB

調査や分析等を通じて既往データが持つ不確実性,地下水の地球化学特性の3次元的不均一性,性能・安全評価の時間スケールで地下水の地球化学特性が有する不確実性に関して,これらが放射性核種の溶解度および核種移行に与える影響について評価し,地球化学特性の調査における要求品質について検討した。

Project to develop a coupled geochemical/hydrogeological model of the Tono area

杉田 健一郎*; Metcalfe, R.*

JNC TJ7400 2005-073, 181 Pages, 2003/03

JNC-TJ7400-2005-073.PDF:7.43MB

本報告書は,岐阜県東濃地域で取得された地下水の地球化学データを用いて,地下水の水質形成機構についての検討を行なった結果について取りまとめたものである。本検討では,地下水の水理特性(流動特性)を考慮した解析を行なった。検討結果の成果として,研究領域の南側に分布するNa-(Ca)-Cl型高塩濃度地下水の起源・成因としては,以下の可能性が想定された。・"化石的な"海水の洗い流し・"化石的な"熱水の洗い流し・"化石的な"マグマ水の洗い流し・現在の熱水の混合・現在のマグマ水の混合

Geochemical Methods for Interpreting Groundwater Flow around Tono and Their Generic Relevance to Site Selection, Site Characterization and Performance Assessment -A Final Report on a JNC International Fellowship

Metcalfe, R.

JNC TN7440 2002-002, 377 Pages, 2002/02

JNC-TN7440-2002-002.pdf:17.96MB

None

Rapid sealing of bed rock flow paths by a synthetic concentration forming solvent

吉田 英一*; 山本 鋼志*; 淺原 良浩*; 刈茅 孝一*; 松井 裕哉; Metcalfe, R.*

no journal, , 

岩盤中の水みち閉塞のためのコンクリーション化充填材に関する原位置試験を幌延深地層研究所を活用した実施した結果、岩盤の透水係数が1年間で初期値から2から3オーダー低減することを示した。この閉塞技術は、地下における長期的な物質の保持を必要とする二酸化炭素の地下貯留や高レベル放射性廃棄物の地層処分などにも適用可能と考えられる。

地球化学調査における地下水の品質評価手法

水野 崇; Metcalfe, R.*; 彌榮 英樹; 岩月 輝希

no journal, , 

これまでの技術開発では調査現場において地下水試料の品質を低下させることなく採取する手法の開発に焦点があてられており、さまざまな条件下で得られた地下水試料の品質を評価する手法は確立されていない。そのため、本稿では、機構が開発した地下水試料の品質評価手法を示し、実際の調査で得られた地下水試料を用いた試行例を提示する。地下水の品質評価にはTESLA(The Evidence Support Logic Application)を用いた。今回はこれまでに採取した地下水のpHについて、試行的に品質評価を行った。TESLAを用いて品質評価を行い、一定以上の品質であることを確認したデータと、品質を評価していないすべてのデータについて、pHの深度に対する傾向を比較した。その結果、品質を評価していないすべてのデータではpHが812の範囲に分布し、深度との相関は認められなかったのに対し、一定の品質以上のデータでは、深度と負の相関を示し、810のより狭い範囲に分布した。この結果から、地下水の品質評価結果を研究に反映させることで、より正確に地下深部における地球化学環境を把握できることが示された。

Evolution of radionuclide transport and retardation processes in uplifting crystalline rocks

Metcalfe, R.*; 川間 大介*; Benbow, S. J.*; 舘 幸男

no journal, , 

A safety case for an underground radioactive waste repository must show that the surrounding geosphere barrier will prevent or adequately retard radionuclide migration via groundwater, despite any future environmental changes. Uplift is one such environmental change that may affect some potential repository sites. This may be a particularly important issue in Japan, where possibly in future repository sites undergoing tectonically driven uplift might be considered. At early stages of a project to site a radioactive waste repository, generic safety cases are typically based on simplified/conservative assessment models. However, at an actual repository site, more realistic models are needed that account for the long-term geoenvironmental evolution and their impacts on radionuclide migration/retention. Here we review the state of knowledge about how properties of fractured crystalline rocks evolve during uplift, based on studies in Japan. Hence, we propose how this knowledge may be incorporated in assessment models in a way that strikes appropriate balance between being sufficiently realistic and sufficiently simple to allow exploration of parameter uncertainty.